城市绿化的气象效应和环境效应及其相互作用研究

Urban greenery has important impacts on both meteorological and environmental conditions. Trees can have a great influence on radiative transfer process and surface energy balance as well as ambient temperature and humidity. Trees can also act as an enhanced deposition sink for gaseous and particulate pollution while emitting volatile organic compounds (VOCs). Furthermore, there exists complicated interaction between meteorological and environmental effects of urban greenery. This project aims at establishing an urban forest parameterized method which consider the meteorological effects and environment effects of urban greenery. The urban forest parameterized method will be coupling with multi-scale urban boundary layer model to develop an online coupled urban boundary- greenery-chemistry-radiation model system. The Integrated meteorological and environmental effects of urban greenery and its interaction, include multi temporal and spatial scale characteristics and key factors, are studied by the method of observation data analysis and numerical simulation. This work will systematically quantify the influence of urban greenery (typical greenery species, patterns or vegetation coverage) on ambient meteorological and environmental conditions. The study of this project has very important scientific and potential applicative value, for its benefit to understanding the integrated effects of urban greenery, improve the capacity of urban meteorology and environment modeling, and to provide scientific theory for city plan.

城市绿化作用因其对辐射传输、地表能量等方面影响因而具有重要的气象效应，同时因其能排放挥发性有机物以及促进大气污染物干沉降因而具有重要的环境效应，城市绿化的两种效应之间还存在着复杂的相互作用。本项目拟发展能综合考虑城市森林的气象效应和环境效应的城市森林参数化方案，并与多尺度城市边界层模式耦合，建立在线耦合的城市边界层-植被-化学-辐射模式系统，通过观测资料综合分析和敏感性数值试验等多种手段，以长三角典型绿化城市南京为研究区域，研究城市绿化的综合气象效应和环境效应，揭示两种效应的相互作用机理，弄清城市绿化综合影响的时空尺度特征和关键影响因子，评估典型绿化树种、绿化方案、绿化率对城市气象环境的综合影响。通过本项目的研究，能系统地认识并量化城市绿化对城市气象特征及环境效应的综合影响及相互作用机制，提高城市气象环境的数值模拟能力，为城市规划提供科学依据，具有重要的科学意义和实际应用价值。

城市绿化作用因其对辐射传输、地表能量等方面影响因而具有重要的气象效应，同时因其能排放挥发性有机物以及促进大气污染物干沉降因而具有重要的环境效应。本项目发展了能综合考虑城市森林的气象效应和环境效应的城市森林参数化方案，并与多尺度城市边界层模式耦合，建立在线耦合的城市边界层-植被-化学-辐射模式系统，以长三角典型绿化城市为研究区域，研究城市绿化的综合气象效应和环境效应。. 研究发现，城市植被分布特征可以缓解夏季高温天气的不利影响，可使该地区夏季日平均气温下降约0.4℃，降温效果在中午最明显，可使中午最高气温下降约0.8℃。树木对周围环境的降温效果优于草地。当城市树木覆盖率达到40%时，其降温效果就可以超过人为热的影响。城市大面积绿色生态区对下游城区的温度、相对湿度和风速的影响可达2-4Km。. 研究发现，城市屋顶绿化、绿地灌溉、植被绿洲效应对城市气象要素，特别是潜热通量的模拟有很大改进，能显著减小白天的风速，温度、感热通量的正偏差，以及比湿，相对湿度、潜热通量的负偏差。绿洲效应使得地面2米温度（地表温度）在商业区和低密度区分别减小约0.5（1.2）和1.0（3.5）°C, 比湿分别增加0.3和0.5 g/kg，而且对低密度地区影响显著（>50%）。屋顶绿化对商业区和高密度地区影响接近（贡献各约30%，35%,30%）。城市绿化使得城市地区感热通量减小而潜热通量增加，潜热通量的增加比感热通量略大5~10W/m2, 因此导致净辐射略微增加。绿洲效应模拟的商业区和低密度区潜热增加最多约30和70w/m2。. 城市绿化对城市空气污染有重要影响。城市植被的引入会导致局地污染物干沉降通量的明显增加，且针叶林表面干沉降通量的增加最明显。当树木覆盖率达到40%时，市区各主要大气污染物的日平均浓度下降幅度可达9.7%（SO2）、11.6%（NO2）、14.0%（O3）、5.5%（PM10）以及4.0%（PM2.5）。. 通过本项目的研究，系统地认识并量化城市绿化对城市气象特征及环境效应的综合影响，提高城市气象环境的数值模拟能力，为城市规划提供科学依据，具有重要的科学意义和实际应用价值。